CN212723091U - 绝缘电阻测试仪用倍压整流模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种绝缘电阻测试仪用倍压整流模块，包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C1、电容C2、电容C3以及电容C4。本实用新型通过电容C1‑C4、二极管D1‑D4构成谐振四倍压整流电路，利用谐振效应极大的降低了绝缘电阻测试仪用倍压整流模块中整流二极管的电压应力。

Description

绝缘电阻测试仪用倍压整流模块

技术领域

本实用新型涉及绝缘电阻测试技术领域，尤其涉及一种绝缘电阻测试仪用倍压整流模块。

背景技术

绝缘电阻测量仪主要用于测量大型变压器、互感器、发电机、高压电动机、电力电容、电力电缆、避雷器等设备的绝缘电阻，直流高压电源是绝缘电阻测量仪非常重要的一部分，针对不同绝缘物承受电压的不同和不同高压下绝缘电阻的测量，直流高压电源要能够输出不同的直流高压对不同绝缘物施加不同的直流高压，如250V、500V、1000V、2000V等。绝缘电阻测量仪的供电源一般为低压直流电源，满足需求的直流高压电源设计具有重要意义。

直流高压电源一般包括功率变换器和倍压整流模块，功率变换器通过变压器将低压直流电源输出的直流低压转化为交流高压，然后通过倍压整流模块进行整流输出，得到直流高压输出。其中，倍压整流模块通常由整流二极管和输出电容构成，在对高压进行整流时，整流二极管承受的电压应力大，易造成损坏。

实用新型内容

有鉴于此本实用新型提出了一种绝缘电阻测试仪用倍压整流模块，以解决传统绝缘电阻测试仪用倍压整流模块中整流二极管承受的电压应力大的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种绝缘电阻测试仪用倍压整流模块，包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C1、电容C2、电容C3以及电容C4；

绝缘电阻测试仪用功率变换器中变压器T1副边绕组的第一端依次经电容C1、二极管D1的正极、二极管D1的负极、电容C2连接变压器T1副边绕组的第二端，变压器T1副边绕组的第二端依次经电容C4、二极管D3的正极、二极管D3的负极、电容C3连接变压器T1副边绕组的第一端；

电容C3与二极管D3负极的公共端依次经二极管D2的正极、二极管D2的负极连接变压器T1副边绕组的第二端，变压器T1副边绕组的第二端还依次经二极管D4的正极、二极管D4的负极连接电容C1与二极管D1正极的公共端。

可选的，所述绝缘电阻测试仪用倍压整流模块还包括电感L2和电容C5，二极管D1负极与电容C2的公共端依次经电感L2、电容C5连接二极管D3正极与电容C4的公共端，电感L2与电容C5的公共端为输出正极，二极管D3正极与电容C4的公共端为输出负极。

可选的，所述绝缘电阻测试仪用倍压整流模块还包括LP2951芯片U1、运算放大器U2、MOS管Q3、MOS管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7及电容C13；

绝缘电阻测试仪用低压直流电源的输出端连接LP2951芯片U1的Vin引脚，LP2951芯片U1的GND引脚接地，LP2951芯片U1的Vout引脚经电阻R1连接运算放大器U2的反相输入端，电阻R1与运算放大器U2反相输入端的公共端依次经电容C13、电阻R2连接运算放大器U2的输出端，运算放大器U2的输出端还连接MOS管Q3的栅极；

所述输出正极依次经电阻R3、MOS管Q3的漏极、MOS管Q3的源极、电阻R4接地，电阻R3与MOS管Q3漏极的公共端连接MOS管Q4的栅极，所述输出正极还依次经MOS管Q4的漏极、MOS管Q4的源极、电阻R6、电阻R7接地，电阻R6与电阻R7的公共端连接运算放大器U2的同相输入端，所述输出负极接地。

可选的，所述绝缘电阻测试仪用倍压整流模块还包括三极管Q5以及电阻R5；

电阻R5接入MOS管Q4源极与电阻R6之间，电阻R5与MOS管Q4源极的公共端连接三极管Q5的基极，电阻R5与电阻R6的公共端依次经三极管Q5的发射极、三极管Q5的集电极连接MOS管Q4的栅极，电阻R5与电阻R6的公共端为所述绝缘电阻测试仪用倍压整流模块的输出端。

可选的，所述绝缘电阻测试仪用倍压整流模块还包括二极管D5，电阻R5与电阻R6的公共端还依次经二极管D5的正极、二极管D5的负极连接MOS管Q4的栅极。

可选的，所述绝缘电阻测试仪用倍压整流模块还包括电容C14，电容C14与电阻R4并联。

本实用新型的绝缘电阻测试仪用倍压整流模块相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过电容C1-C4、二极管D1-D4构成谐振四倍压整流电路，利用谐振效应极大的降低了绝缘电阻测试仪用倍压整流模块中整流二极管的电压应力；

(2)通过运放、电阻及电容构建了带比例积分环节及负反馈的稳压电路，可自动调节绝缘电阻测试仪用倍压整流模块的输出，以获得稳定的直流高压；同时克服了单纯比例环节有调节误差的缺点，避免了积分环节反应慢的弱点，改善了系统的稳定性和动态性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的绝缘电阻测试仪用倍压整流模块的部分电路图；

图2为本实用新型的绝缘电阻测试仪用倍压整流模块的另一部分电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例的绝缘电阻测试仪用倍压整流模块包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电感L2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4以及电容C5。

绝缘电阻测试仪用功率变换器中变压器T1副边绕组的第一端依次经电容C1、二极管D1的正极、二极管D1的负极、电容C2连接变压器T1副边绕组的第二端，变压器T1副边绕组的第二端依次经电容C4、二极管D3的正极、二极管D3的负极、电容C3连接变压器T1副边绕组的第一端。电容C3与二极管D3负极的公共端依次经二极管D2的正极、二极管D2的负极连接变压器T1副边绕组的第二端，变压器T1副边绕组的第二端还依次经二极管D4的正极、二极管D4的负极连接电容C1与二极管D1正极的公共端。二极管D1负极与电容C2的公共端依次经电感L2、电容C5连接二极管D3正极与电容C4的公共端，电感L2与电容C5的公共端为输出正极，二极管D3正极与电容C4的公共端为输出负极。

其中，电容C1-C4、二极管D1-D4构成本实施例的谐振四倍压整流电路，电容C1、电容C3为谐振倍压电容，二极管D2、二极管D4为续流二极管，二极管D1、二极管D3为输出二极管，电容C2、电容C4为输出电容，电感L2、电容C5分别为滤波电感和滤波电容，用于平滑输出，电阻R0为负载等效电阻，L1为变压器T1副边绕组的漏感，变压器T1为绝缘电阻测试仪用功率变换器中的升压变压器，用于将绝缘电阻测试仪中低压直流电源输出的低压进行升压，功率变换器的具体电路结构可参考传统方案。

本实施例中，假设变压器T1副边绕组的漏感的影响可以忽略，二极管D1-D4均为理想器件，电容C1与电容C3的容值相同，电容C2、电容C4、电容C5的容值相同。设变压器T1副边绕组的峰值电压为Vs，当变压器T1副边绕组的电压为上正下负时，电感L1、谐振倍压电容C3、续流二极管D2构成谐振回路，变压器T1副边绕组对谐振倍压电容C3充电，同时电感L1、谐振倍压电容C1、输出二极管D1构成谐振回路，变压器T1副边绕组和谐振倍压电容C1一起对负载传递能量。此时四倍压整流电路中各元器件的电压应力为Vc3＝Vs、Vc2＝Vs+Vc1、Vd3＝Vc4、Vd1＝Vc2。当变压器T1副边绕组的电压为上负下正时，电感L1、谐振倍压电容C1、续流二极管D4构成谐振回路，变压器T1副边绕组对谐振倍压电容C1充电，同时电感L1、谐振倍压电容C3、输出二极管D3构成谐振回路，变压器T1副边绕组和谐振倍压电容C3一起对负载传递能量。此时四倍压整流电路中各元器件的电压应力为Vc1＝Vs、Vc4＝Vs+Vc3、Vd1＝Vc2、Vd2＝Vc4。由上可知，Vc2＝Vc4＝2Vs，谐振四倍压整流电路的输出为Vc2+Vc4＝4Vs，从而输出二极管两端的电压应力Vd1、Vd3为输出电压的一半，极大的降低了整流二极管的电压应力。

进一步的，如图2所示，本实施例的绝缘电阻测试仪用倍压整流模块还包括LP2951芯片U1、运算放大器U2、NMOS管Q3、NMOS管Q4、NPN三极管Q5、二极管D5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C13、电容C14以及电容C17。

绝缘电阻测试仪用低压直流电源的输出端连接LP2951芯片U1的Vin引脚，LP2951芯片U1的GND引脚接地，LP2951芯片U1的Vout引脚经电阻R1连接运算放大器U2的反相输入端，电阻R1与运算放大器U2反相输入端的公共端依次经电容C13、电阻R2连接运算放大器U2的输出端，运算放大器U2的输出端还连接MOS管Q3的栅极。所述输出正极依次经电阻R3、MOS管Q3的漏极、MOS管Q3的源极、电阻R4接地，电容C14与电阻R4并联，电阻R3与MOS管Q3漏极的公共端连接MOS管Q4的栅极，所述输出正极还依次经MOS管Q4的漏极、MOS管Q4的源极、电阻R5、电阻R6、电阻R7接地，电阻R6与电阻R7的公共端连接运算放大器U2的同相输入端，所述输出负极接地。电阻R5与MOS管Q4源极的公共端连接三极管Q5的基极，电阻R5与电阻R6的公共端依次经三极管Q5的发射极、三极管Q5的集电极连接MOS管Q4的栅极，电阻R5与电阻R6的公共端还依次经二极管D5的正极、二极管D5的负极连接MOS管Q4的栅极，电阻R5与电阻R6的公共端还依次经电阻R8、电容C17接地，电阻R5与电阻R6的公共端为本实施例中绝缘电阻测试仪用倍压整流模块的输出端。

本实施例中，LP2951芯片U1、运算放大器U2、MOS管Q3、MOS管Q4、三极管Q5、二极管D5、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C13、电容C14以及电容C17构成一带过流保护的稳压电路，其中，运算放大器U2、电阻R1、电阻R2及电容C13构成一积分电路。上述谐振四倍压整流电路输出一直流高压，如1400V，可经稳压电路进行稳压输出(如1250V)。

通过设置电阻R6、电阻R7的阻值，在稳压电路的输出为标准值(如1250V)时，经电阻R6、电阻R7分压后输入到运算放大器U2同相输入端的电压与LP2951芯片U1的输出电压相同，这样电阻R1上无电流流过，积分电路的输出电压维持不变，稳压电路处于稳定状态。

若稳压电路的输出低于标准值，经电阻R6、电阻R7分压后输入到运算放大器U2同相输入端的电压低于LP2951芯片U1的输出电压，电阻R1上流过的电流经积分电路积分，使其输出电压(MOS管Q3的栅极电压)变低，MOS管Q3的漏极电压(MOS管Q4的栅极电压)变高，从而导致MOS管Q4的源极电压(稳压电路的输出电压)变高，直至输出电压达到标准值，积分电路不再积分，稳压电路恢复稳定状态。若稳压电路的输出高于标准值，原理与上述类似，最后稳压电路同样会恢复稳定状态。这样本实施例可通过上述带负反馈的稳压电路自动调节绝缘电阻测试仪用倍压整流模块的输出，以获得稳定的直流高压。

其中，二极管D5和三极管Q5在电路中起保护作用，当MOS管Q3快速下拉其漏极电流时，为防止MOS管Q4的栅极电压低于源极电压太多而损坏管子，二极管D5可将此电压限制在-0.7V。三极管Q5在系统正常工作时不启动，当电流过大时，电阻R5上的压降大于三极管Q5的开启电压，三极管Q5导通，从而减小MOS管Q4的栅源电压，也就减小了输出电压，因此限制输出电流的增加，起到过流保护作用。电阻R4并联一个电容C14，用以减小对高频信号的阻抗，相当于微分，这样信号上升速度加快，可以提高响应速度。电阻R8串联电容C17，用于滤波，以提高输出电压的稳定性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种绝缘电阻测试仪用倍压整流模块，其特征在于，包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电容C1、电容C2、电容C3以及电容C4；

绝缘电阻测试仪用功率变换器中变压器T1副边绕组的第一端依次经电容C1、二极管D1的正极、二极管D1的负极、电容C2连接变压器T1副边绕组的第二端，变压器T1副边绕组的第二端依次经电容C4、二极管D3的正极、二极管D3的负极、电容C3连接变压器T1副边绕组的第一端；

电容C3与二极管D3负极的公共端依次经二极管D2的正极、二极管D2的负极连接变压器T1副边绕组的第二端，变压器T1副边绕组的第二端还依次经二极管D4的正极、二极管D4的负极连接电容C1与二极管D1正极的公共端。

2.如权利要求1所述的绝缘电阻测试仪用倍压整流模块，其特征在于，还包括电感L2和电容C5，二极管D1负极与电容C2的公共端依次经电感L2、电容C5连接二极管D3正极与电容C4的公共端，电感L2与电容C5的公共端为输出正极，二极管D3正极与电容C4的公共端为输出负极。

3.如权利要求2所述的绝缘电阻测试仪用倍压整流模块，其特征在于，还包括LP2951芯片U1、运算放大器U2、MOS管Q3、MOS管Q4、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R7及电容C13；

绝缘电阻测试仪用低压直流电源的输出端连接LP2951芯片U1的Vin引脚，LP2951芯片U1的GND引脚接地，LP2951芯片U1的Vout引脚经电阻R1连接运算放大器U2的反相输入端，电阻R1与运算放大器U2反相输入端的公共端依次经电容C13、电阻R2连接运算放大器U2的输出端，运算放大器U2的输出端还连接MOS管Q3的栅极；

所述输出正极依次经电阻R3、MOS管Q3的漏极、MOS管Q3的源极、电阻R4接地，电阻R3与MOS管Q3漏极的公共端连接MOS管Q4的栅极，所述输出正极还依次经MOS管Q4的漏极、MOS管Q4的源极、电阻R6、电阻R7接地，电阻R6与电阻R7的公共端连接运算放大器U2的同相输入端，所述输出负极接地。

4.如权利要求3所述的绝缘电阻测试仪用倍压整流模块，其特征在于，还包括三极管Q5以及电阻R5；

电阻R5接入MOS管Q4源极与电阻R6之间，电阻R5与MOS管Q4源极的公共端连接三极管Q5的基极，电阻R5与电阻R6的公共端依次经三极管Q5的发射极、三极管Q5的集电极连接MOS管Q4的栅极，电阻R5与电阻R6的公共端为所述绝缘电阻测试仪用倍压整流模块的输出端。

5.如权利要求4所述的绝缘电阻测试仪用倍压整流模块，其特征在于，还包括二极管D5，电阻R5与电阻R6的公共端还依次经二极管D5的正极、二极管D5的负极连接MOS管Q4的栅极。

6.如权利要求3所述的绝缘电阻测试仪用倍压整流模块，其特征在于，还包括电容C14，电容C14与电阻R4并联。

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